Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2003 № 01
Раскаленные продукты сгорания подаются на газовую турбину и вращают ее вместе с закрепленным на ее валу электрогенератором. Электроэнергия подается по подводному кабелю на берег или на терминал для электроснабжения военных кораблей, подводных лодок.
Расчеты показывают, что при сжигании в воздухе 1 кг сероводорода при КПД равном 20 %, будет вырабатываться электрическая мощность порядка 10 кВт. Величина потока сжигаемого сероводорода, конечно же, зависит от размера газосборников, их количества, характеристик катализатора.
При сжигании сероводорода вырабатывается не только электроэнергия, но и получается серная кислота — один из важнейших продуктов народного хозяйства. Оценки показывают, что при работе энергоустановки мощностью 10 МВт можно производить в сутки две железнодорожные цистерны 96 %-ной серной кислоты. На берег кислоту можно доставлять морским транспортом.
Если берег обрывистый, то слой сероводородной воды подходит непосредственно к берегу. Тогда энергоустановку можно установить на берегу, а сероводород подавать по трубопроводу. В этом случае отпадает необходимость в морском транспорте и подводных электрических кабелях, что значительно упростит устройство всего энергетического комплекса и существенно снизит его стоимость.
ШАХТА-ТОПКА
Сколько угля, различных руд, природного камня за многие века добыто на земле, не скажет никто. Специалисты осторожно называют — несколько сотен кубических километров! Представляете?
А ведь уголь, руду и камень брали не только с поверхности, но по большей части извлекали из земных недр. И как следствие своей хозяйственной деятельности оставили там шахты, штреки и стволы, пронизывающие толщу на многие сотни километров. Под тяжестью грунта вышележащие слои постепенно оседают. Почти без последствий это происходит в малообжитых местах. Другое дело — в городах, под крупными промышленными предприятиями или стратегическими объектами.
По мнению Леонида Пискуна из Гукова, выход один. Надо заполнить рукотворные пустоты твердой массой. И на этот счет у юного изобретателя есть необычное решение.
Гуково — город, расположенный в Ростовской области, в недрах которого десятки лет добывают уголь. Просадка грунта нередко приводит в этих местах к разрушению жилых домов и промышленных зданий. Вот и предлагает Леонид, не откладывая на потом, уже сегодня начать заполнять пустоты промышленными и бытовыми отходами. Но это еще не все.
За счет ускоренного разложения органических продуктов будет производиться их обеззараживание, выделяться метан.
Впрочем, расскажем обо всей этой необычной технологии подробнее.
В штольню заброшенной угольной шахты или иной горной выработки закладывается трубопровод с перфорированными стенками. Затем с помощью шахтного подъемно-транспортного оборудования, начиная с дальнего конца, в штрек последовательно загоняют твердые промышленные и бытовые отходы. При закладке твердых отходов в них предусматривают горизонтальные продухи для свободной циркуляции воздуха. А бытовыми отходами полости заполняют так, чтобы сверху оставалось свободное пространство.
По завершению всех подготовительных работ через перфорированный трубопровод в штрек закачивают жидкие бытовые отходы. Они способствуют биологическому разложению органики бытовых и промышленных отходов. Метан, получающийся в процессе разложения, отсасывают насосами наверх и подают в горелки парового котла. Вырабатываемое тепло направляют в город. Чтобы ускорить разложение отходов, некоторую часть тепла можно направить обратно в штрек.
Если заброшена не только шахта, но и шахтерский поселок и ни метан, ни тепло никому не нужны, выходы из штолен на поверхность закупоривают, предварительно закачав в горную выработку какой-либо полимерный пенообразующий состав. Пена обволакивает отходы и застывает. Это исключит заражение грунтовых вод продуктами разложения.
Какие же выгоды сулит предложение юного изобретателя? Их несколько. Хранение коммунальных и промышленных отходов будет протекать без вредных выбросов в окружающую среду и без необходимости создания защитных зон. Получаемое тепло можно использовать в зимнее время для отопления домов, крупных тепличных хозяйств. Освободятся значительные площади, используемые ныне под свалки, мусороперерабатывающие предприятия и станции очистки канализационных стоков.
Выпуск ПБ подготовили В.РОТОВ и В.ГУБАНОВ
У ВХОДА В МАГАЗИН
Принтер
Долгое время роль принтера выполняла электрическая пишущая машинка. Изобретатели потратили немало остроумия, чтобы заставить ее печатать достаточно быстро и разными шрифтами. Но проблемы оставались. Письмо некоторых стран состоит из сотен и тысяч знаков, например, для Китая или Японии создать пишущую машинку вообще невозможно.
Помогло появившееся у компьютера «умение» быстро и ловко рисовать: задачу по выведению всех видов информации на бумагу возложили на рисующие устройства. Мы как бы вернулись на новом уровне в эпоху рукописных книг. Только пишет их теперь компьютер. Как?
Есть несколько способов переноса изображения на бумагу. Первый, самый простой, — матричная печать. В головке принтера стоят якоря которых соединены с подвижными иголками. Когда на электромагнит подается импульс тока, иголка выдвигается, прижимает красящую ленту к бумаге, и на ней появляется точка. Из этих точек и формируется изображение. Такой принцип печати позволяет получать любые знаки, вплоть до иероглифов. Однако качество изображения невысокое.
Во всех отношениях матричные принтеры отстали от устройств, основанных на других принципах — лазерных и струйных принтеров. Они тоже строят изображение по точкам, но точки эти очень невелики. На одном квадратном дюйме (25,4x25,4мм) горою укладывается 300 строк по 300 точек в строке.
Начнем со струйной печати. Она существует в двух вариантах технологии: термо- и пьезоэлектрическая. В термотехнологии (рис. 1) резистор, получив импульс тока, мгновенно нагревает до кипения чернила, находящиеся в небольшой камере.
Образуется пузырек пара, который выбрасывает из сопла крохотную каплю чернил. После разрушения пузырька и выброса капли силы поверхностного натяжения жидкости втягивают в сопло новую порцию чернил. Головки принтеров, работающих на этом принципе, делают так же, как и резисторы микросхем. Именно поэтому их стоимость очень низка.
Но они не рассчитаны на долгий срок службы. Сколько миллионов точек печатает эта головка, столько миллионов раз происходит нагрев и охлаждение термоэлемента. Частые смены температуры приводят к разрушению резистора и всех окружающих элементов. Поэтому головку делают частью картриджа. При выходе ее из строя заменяют весь картридж. Но в последнее время термотехнологию, хотя она и дешева, применяют все реже.
В пьезотехнологии микрокапля вылетает из сопла под действием удара пьезоэлемента. «Piezo» в переводе с греческого — «давлю, сжимаю». Есть вещества, пьезоэлектрики, которые сжимаются под действием приложенного к ним электрического напряжения. Их здесь и используют (рис. 2).
В головках струйных принтеров стоят очень тонкие трубочки, изготовленные из таких материалов. При подаче электрического импульса они могут сжиматься и разжиматься, прокачивая чернила.
Пьезоэлектрическая печатающая головка — это не микросхема, а элемент точной механики, детальки которого сопоставимы по размерам с подковками, которыми Левша подковал блоху. Стоимость этой головки может составлять треть стоимости принтера. Отремонтировать ее нельзя, можно только заменить. Но при правильной эксплуатации она служит годами.
Пьезоголовка может регулировать размер капли («силу выстрела»), и это позволяет получить точки изображения различного размера. Струйные принтеры дешевы, качество печати высокое, но расходный материал — картриджи — достаточно дорог. Цена их в некоторых моделях достигает половины стоимости принтера. Поэтому в итоге цена одного распечатанного листа формата А4 (при среднем заполнении красок) составляет 10–15 центов.
Особую группу составляют лазерные принтеры. У них изображение получается почти так же, как в ксероксах. Лазерный луч заряжает вращающийся барабан. К заряженному участку барабана вследствие электростатических сил прилипает красящий порошок. При прокатывании барабана по бумаге на ней образуется рисунок.
Лазерные принтеры, как правило, черно-белые. Они в несколько раз дороже, чем струйные, но картриджи к ним сравнительно дешевы. Цена распечатанного листа составляет порядка 3–5 центов. Печать происходит быстро. Поэтому, несмотря на высокую стоимость самого принтера, при большом объеме работ лазерный дешевле в эксплуатации, чем струйный.
